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Die Erfindung betrifft eine Anordnung eines Injektors an einem Zylinderkopf einer Verbrennungskraftmaschine, insbesondere für ein Kraftfahrzeug, gemäß dem Oberbegriff von Patentanspruch 1.
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Eine solche Anordnung eines Injektors an einem Zylinderkopf einer Verbrennungskraftmaschine, insbesondere für ein Kraftfahrzeug, ist beispielsweise bereits der
DE 11 2005 001 955 B4 als bekannt zu entnehmen. Der Zylinderkopf weist ein Brennraumdach auf, durch welches ein Brennraum der Verbrennungskraftmaschine begrenzt ist. Bei der Anordnung weist der Zylinderkopf außerdem zwei das Brennraumdach durchdringende Einlasskanäle auf, welche von Luft durchströmbar sind, die mittels der Einlasskanäle in den Brennraum eingeleitet werden kann.
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Aufgabe der vorliegenden Erfindung ist es, eine Anordnung der eingangs genannten Art zu verbessern.
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Diese Aufgabe wird durch eine Anordnung mit den Merkmalen des Patentanspruchs 1 gelöst. Vorteilhafte Ausgestaltungen mit zweckmäßigen Weiterbildungen der Erfindung sind in den übrigen Ansprüchen angegeben.
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Um eine Anordnung der im Oberbegriff des Patentanspruchs 1 angegebenen Art zu verbessern, ist es erfindungsgemäß vorgesehen, dass das Brennraumdach eine zumindest teilweise zwischen den Einlasskanälen angeordnete, kegelförmige Einbuchtung aufweist, welche in Strömungsrichtung der tumbleförmig von den Einlasskanälen zu dem Injektor strömenden Luft stromauf einer Spritze des Injektors angeordnet und von dem Injektor beziehungsweise von der Spitze, insbesondere vollständig, beabstandet ist. Außerdem erweitert sich die kegelförmige Einbuchtung zu der Spitze hin. Mit anderen Worten erweitert sich die Einbuchtung kegelförmig zu der Spitze hin. Hierdurch ist eine gezielte Gestaltung des Brennraumdachs geschaffen, wodurch der Injektor, insbesondere dessen Spitze, besonders vorteilhaft von der Luft angeströmt und/oder umströmt wird. Hierdurch kann Kraftstoff von der Spitze des Injektors vorteilhaft abgedampft werden, sodass eine übermäßige Partikelbildung an der auch als Injektorspitze bezeichneten Spitze während einer Verbrennung in einem durch das Brennraumdach begrenzten Brennraum vermieden werden kann. In der Folge können übermäßige Rohemissionen der vorzugsweise als Hubkolbenmotor ausgebildeten Verbrennungskraftmaschine vermieden werden. Der Erfindung liegen insbesondere die folgenden Erkenntnisse und Überlegungen zugrunde: Mittels des Injektors kann der zuvor genannte, insbesondere flüssige, Kraftstoff in den Brennraum, insbesondere direkt, eingespritzt werden. Bei herkömmlichen Verbrennungskraftmaschinen bleibt bei jedem Einspritzvorgang eine geringe Menge Kraftstoff an der auch als Kuppe oder Injektorkuppe bezeichneten Spitze des Injektors zurück, insbesondere in Form von Sekundärtröpfchen. Dies wird auch als „Injector Tip Wetting“ (Injektorspitzenbefeuchtung) bezeichnet. Während der Verbrennung führen die Sekundärtröpfchen an der Spitze des Injektors zu Partikeln und somit zu unerwünschten Rohemissionen, falls keine entsprechenden Gegenmaßnahmen getroffen sind.
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Um nun ein vorteilhaft schnelles Abdampfen des Kraftstoffes von der Injektorspitze zu erreichen, wird durch die Einbuchtung die An- und Umströmung der Injektorspitze im Vergleich zu herkömmlichen Lösungen intensiviert. Durch höhere Strömungsgeschwindigkeiten an der Injektorspitze wird erreicht, dass die gesamte Kraftstoffmenge vor der Verbrennung von der Injektorspitze abdampft. Dies wird durch eine gezielte Auslegung des Brennraumdachs erreicht. Bei herkömmlichen Lösungen ist eine Gussgeometrie des Brennraumdachs um den Injektor beziehungsweise um dessen Spitze herum weitestgehend flach. Um beispielsweise einen definierten Vorsprung des Injektors, insbesondere der Injektorspitze, in den Brennraum zu gewährleisten, wird beispielsweise um den Injektor, insbesondere um die Injektorspitze, eine Fase ausgeführt. Der Injektor steht zu dieser Fase mit relativ geringen Toleranzen, und durch den Vorstand des Injektors wird eine Injektorspitzentemperatur eingestellt. Aus Strömungsgründen sollte die Fase möglichst klein ausgeführt werden. Um nun die Strömung an der Injektorspitze zu verstärken, wird in die Gusskontur stromauf der Spitze die Einbuchtung eingebracht, die aufgrund ihrer kegelförmigen Ausgestaltung auch als Kegelform bezeichnet wird. Vorzugsweise geht die Kegelform mit beziehungsweise über Radien in eine übrige Brennraumkontur des Brennraumdachs über. Dadurch kann die tumbleförmige Luft, das heißt deren Tumble-Strömung, auf die Injektorspitze geleitet, insbesondere umgeleitet, werden, woraus sehr hohe Strömungsgeschwindigkeiten an der Injektorspitze resultieren. Hierdurch wird Kraftstoff vorteilhaft von der Injektorspitze abgedampft, sodass eine übermäßige Partikelbildung vermieden und somit übermäßige Rohemissionen vermieden werden können.
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Weitere Vorteile, Merkmale und Einzelheiten der Erfindung ergeben sich aus der nachfolgenden Beschreibung bevorzugter Ausführungsbeispiele sowie anhand der Zeichnung. Die vorstehend in der Beschreibung genannten Merkmale und Merkmalskombinationen sowie die nachfolgend in der Figurenbeschreibung genannten und/oder in den Figuren alleine gezeigten Merkmale und Merkmalskombinationen sind nicht nur in der jeweils angegebenen Kombination, sondern auch in anderen Kombinationen oder in Alleinstellung verwendbar, ohne den Rahmen der Erfindung zu verlassen.
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Die Zeichnung zeigt in:
- 1 eine schematische Unteransicht einer Anordnung eines Injektors an einem ein Brennraumdach aufweisenden Zylinderkopf einer Verbrennungskraftmaschine, insbesondere für ein Kraftfahrzeug;
- 2 ausschnittsweise eine schematische und perspektivische Unteransicht der Anordnung;
- 3 eine schematische Draufsicht einer ersten Ausführungsform einer Einbuchtung des Brennraumdaches;
- 4 eine schematische Draufsicht einer zweiten Ausführungsform der Einbuchtung;
- 5 eine schematische Draufsicht einer dritten Ausführungsform der Einbuchtung;
- 6 eine schematische Schnittansicht der Anordnung entlang einer in 1 gezeigten Schnittlinie A-A; und
- 7 eine schematische Schnittansicht der Anordnung entlang einer in 1 gezeigten Schnittlinie B-B.
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In den Fig. sind gleiche oder funktionsgleiche Elemente mit gleichen Bezugszeichen versehen.
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1 zeigt in einer schematischen Unteransicht eine Anordnung 10 eines Injektors 12 an einem Zylinderkopf 14 einer Verbrennungskraftmaschine für ein Kraftfahrzeug, insbesondere für einen Kraftwagen. Die Verbrennungskraftmaschine ist als Hubkolbenmotor ausgebildet und umfasst ein beispielsweise als Zylinderkurbelgehäuse ausgebildetes Zylindergehäuse, welches wenigstens einen Zylinder aufweist. Durch den Zylinder ist ein Brennraum der Verbrennungskraftmaschine teilweise begrenzt. Der Brennraum ist auch teilweise durch ein Brennraumdach 16 des Zylinderkopfes 14 begrenzt. Der Zylinderkopf 14 ist separat von dem Zylindergehäuse ausgebildet und mit dem Zylindergehäuse verbunden. In dem Zylinder ist ein Kolben translatorisch bewegbar angeordnet, wobei der Brennraum auch teilweise durch den Kolben begrenzt ist. Mittels des Injektors 12 kann ein insbesondere flüssiger Kraftstoff direkt in den Brennraum eingebracht, insbesondere eingespritzt, werden, insbesondere innerhalb eines jeweiligen Arbeitsspiels der Verbrennungskraftmaschine. Dem Brennraum sind, insbesondere genau, zwei Einlasskanäle 18 zugeordnet, über welche auch als Frischluft bezeichnete Luft in den Brennraum eingeleitet werden kann. Die Einlasskanäle 18 verlaufen in dem Zylinderkopf 14 und sind durch den Zylinderkopf 14, insbesondere direkt, begrenzt. Insbesondere ist der Zylinderkopf 14 als ein Gussbauteil ausgebildet, welches auch als Gussteil bezeichnet wird. Dem jeweiligen Einlasskanal 18 ist ein jeweiliges Einlassventil 20 zugeordnet, welches relativ zu dem Zylinderkopf 14 zwischen einer jeweiligen Schließstellung und wenigstens einer jeweiligen Offenstellung, insbesondere translatorisch, bewegbar ist. Des Weiteren sind dem Brennraum, insbesondere genau, zwei Auslasskanäle 22 zugeordnet, über welche ein Abgas aus dem Brennraum abgeführt werden kann. Dem jeweiligen Auslasskanal 22 ist ein jeweiliges Auslassventil 24 zugeordnet, welches relativ zu dem Zylinderkopf 14 zwischen einer jeweiligen Schließstellung und wenigstens einer jeweiligen Offenstellung, insbesondere translatorisch, bewegbar ist. Außerdem ist dem Brennraum eine vorliegend beispielsweise als Zündkerze ausgebildete Zündeinrichtung 26 zugeordnet, mittels welcher in dem Brennraum wenigstens ein Zündfunke erzeugt werden kann. Durch den Zündfunken kann ein Gemisch in dem Brennraum gezündet und in der Folge verbrannt werden, wobei das Gemisch den zuvor genannten Kraftstoff und die zuvor genannte Luft umfasst.
Aus 1 ist erkennbar, dass bei der Anordnung 10 der Injektor 12 an dem Zylinderkopf 14 gehalten ist. Außerdem weist der Zylinderkopf 14 das Brennraumdach 16 und die Einlasskanäle 18 auf, die das Brennraumdach 16 durchdringen. Hierunter ist insbesondere zu verstehen, dass der jeweilige Einlasskanal 18 eine jeweilige Austrittsöffnung aufweist, die in dem Brennraumdach 16 ausgebildet ist, sodass der jeweilige Einlasskanal 18 über seine jeweilige Austrittsöffnung in den Brennraum mündet.
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In 1 ist ein Bereich mit C bezeichnet, welcher in 2 vergrößert dargestellt ist. Außerdem ist in 2 durch einen Pfeil 28 die Luft veranschaulicht, welche in dem Brennraum tumbleförmig strömt und insbesondere tumbleförmig von den Einlasskanälen 18 zu dem Injektor 12 strömt, dessen auch als Injektorspitze bezeichnete Spitze in 2 mit 30 bezeichnet ist. Die Spitze 30 ist dabei in dem Brennraum angeordnet, wobei die Spitze 30 das Brennraumdach 16 überragt, mithin zu dem und in den Brennraum von dem Brennraumdach 16 absteht, sodass ein sogenannter Vorstand des Injektors 12, insbesondere der Spitze 30, geschaffen ist.
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Um nun einen besonders emissionsarmen Betrieb der Verbrennungskraftmaschine realisieren zu können, weist das Brennraumdach eine zumindest teilweise zwischen den Einlasskanälen 18 angeordnete, auch als Tasche bezeichnete Einbuchtung 32 auf, welche in Strömungsrichtung der tumbleförmig von den Einlasskanälen 18 zu dem Injektor 12, insbesondere zu der Spitze 30, strömenden Luft (Pfeil 28) stromauf der Spitze 30 des Injektors 12 angeordnet und vollständig von dem Injektor 12, insbesondere von der Spitze 30, beabstandet ist, wobei sich die Einbuchtung 32 kegelförmig zu der Spitze 30 hin erweitert. Senkrecht zueinander verlaufende, auch als Abmessungen bezeichnete Erstreckungen der Einbuchtung 32 sind in 2 durch Doppelpfeile 34 und 36 veranschaulicht. Da der Zylinderkopf 14 beispielsweise durch Gießen hergestellt und somit als Gussteil ausgebildet ist, weist das Brennraumdach 16 eine sogenannte Gusskontur auf, in welche die als Kegelabdruck ausgebildete oder als Kegelabdruck bezeichnete Einbuchtung 32 eingebracht oder ausgebildet ist. Der Kegelabdruck in der Gusskontur, die den Brennraum begrenzt, ist stromauf des Injektors 12, insbesondere der Spitze 30, angeordnet. Ein Übergang des Kegelabdrucks (Einbuchtung 32) zu der übrigen, normalen und auch als Brennraumkontur bezeichneten Kontur des Brennraumdaches 16 ist verrundet. Die durch den Doppelpfeil 34 veranschaulichte Erstreckung ist beispielsweise eine Breite, welche beispielsweise in einem Bereich von einschließlich drei Millimeter bis einschließlich sieben Millimeter liegt. Die durch den Doppelpfeil 36 veranschaulichte Erstreckung ist beispielsweise eine Länge, die beispielsweise in einem Bereich von einschließlich drei Millimeter bis einschließlich neun Millimeter liegt.
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3 zeigt eine erste Ausführungsform der Einbuchtung 32, die bei der ersten Ausführungsform eine gerade Kegelfläche aufweist oder als gerade Kegelfläche ausgebildet ist. 4 zeigt eine zweite Ausführungsform der Einbuchtung 32, die bei der zweiten Ausführungsform eine konkave Krümmungsfläche aufweist oder durch eine konkave Krümmungsfläche gebildet ist. 5 zeigt eine dritte Ausführungsform der Einbuchtung 32, die bei der dritten Ausführungsform eine konvexe Krümmungsfläche aufweist oder durch eine konvexe Krümmungsfläche gebildet ist.
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Besonders gut aus 6 ist anhand des Pfeils 28 erkennbar, dass durch die Einbuchtung 32 eine intensive An- und Umströmung der Spitze 30 realisiert werden kann, die somit besonders intensiv von Luft angeströmt und umströmt wird. Dadurch kann Kraftstoff, welcher nach einem Einspritzvorgang etwaig an der Spitze 30 zurückbleibt, besonders gut von der Spitze 30 abgedampft werden, sodass eine übermäßige Partikelbildung und in der Folge übermäßige Rohemissionen vorteilhaft vermieden werden können.
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Schließlich ist besonders gut aus 7 der Kegelabdruck erkennbar, dessen senkrecht zu den zuvor genannten Abmessungen verlaufende Tiefe in 7 durch einen Doppelpfeil 38 veranschaulicht ist. Vorzugsweise liegt die Tiefe in einem Bereich von einschließlich 0,5 Millimeter bis einschließlich zwei Millimeter. Die Anordnung der Einbuchtung 32 stromauf der Spitze 30 bezieht sich insbesondere auf eine Tumblerichtung der tumbleförmig strömenden Luft, welche durch den Pfeil 28 veranschaulicht ist. Des Weiteren ist aus 2 erkennbar, dass das Brennraumdach 16 eine sich in Umfangsrichtung des Injektors 12 insbesondere vollständig um die Spitze 30 herum erstreckende Fase 40 aufweist, wobei die Einbuchtung 32 vollständig stromauf der Fase 40 angeordnet ist.
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Bezugszeichenliste
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- 10
- Anordnung
- 12
- Injektor
- 14
- Zylinderkopf
- 16
- Brennraumdach
- 18
- Einlasskanal
- 20
- Einlassventil
- 22
- Auslasskanal
- 24
- Auslassventil
- 26
- Zündeinrichtung
- 28
- Pfeil
- 30
- Spitze
- 32
- Einbuchtung
- 34
- Doppelpfeil
- 36
- Doppelpfeil
- 38
- Doppelpfeil
- 40
- Fase
- C
- Bereich
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ZITATE ENTHALTEN IN DER BESCHREIBUNG
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Zitierte Patentliteratur
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- DE 112005001955 B4 [0002]
